2016 Fiscal Year Annual Research Report
ミュオン異常磁気能率の精密測定による新物理法則の探索
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15H05742
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
齊藤 直人 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, J-PARCセンター, センター長 (20321763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 瑞樹 九州大学, 先端素粒子物理研究センター, 准教授 (20401317)
三部 勉 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80536938)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / 基礎物理学実験 / 精密測定 / 対称性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミュオン異常磁気能率の精密測定による新物理法則の探索のための実験装置の準備を実施した。前年度に引き続き、ミュオンの崩壊で生じる陽電子の飛跡を測定する陽電子飛跡検出器の開発を推進した。
前年度に開発したシリコンストリップセンサーを量産し、その性能を確かめた。また、複数の読み出し集積回路 (4チップ、1024チャンネル)を搭載した読み出し回路を開発し、シリコンストリップセンサー（１枚、1024チャンネル）と接続し、信号の読み出しが良好にできることを確かめた。データ収集システムの開発に着手し、シリコンストリップセンサー（１枚、1024チャンネル）からのデータが問題なく読み出せることを確かめた。
具体的な開発項目としては、シリコンストリップセンサーとチップを実装する上で必要となる高密度配線フレキシブル回路基板の開発やワイヤーボンディングによる微細実装技術の開発を行った。データ収集システムについては、既存のフレームワーク・ライブラリを再利用する形でシステム設計を行い、小規模スケールでの評価を行い、フルスケールでも対応できる見通しが立った。これをJ-PARC物質生命科学実験施設のミューオンビームラインに持ち込み試験を行い、実際に崩壊陽電子による信号が問題なく計測できるを確かめた。
上記の研究成果を含む実験全体の技術設計について、平成２８年１１月に国際レビューを開催し、高い評価を得ることができた。レビューでは検出器由来の系統誤差の評価を重点的に実施するべしとの指摘があり、これを行うための飛跡再構成ソフトウェアの開発に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに開発したシリコンストリップセンサーと読み出しチップを用いて1024チャンネルで構成される小規模な検出器システムを構築し、その健全性を確かめることが目標であった。予定通りに、複数のチップを搭載した読み出し回路を開発しセンサーと接続し、信号の読み出しが良好にできることが確かめられた。この過程では、KEKにおいて読み出し回路の開発を行い、九州大学において、。フレキシブル基盤技術を用いたピッチアダプタの開発とセンサーとチップの実装作業を行った。実際の実装作業では、ワイヤーボンディング作業の条件出しに時間を要したが、結果的に10g程度の十分な強度でボンディングできる方法を確立した。
また、KEKでは小規模なデータ収集システムを構築し、センサーからのデータが問題なく読み出せることを確かめることができた。これをJ-PARC物質生命科学実験施設のミューオンビームラインに持ち込み試験を行い、崩壊陽電子が取りこぼしなく検出されることを確かめた。
これらの研究成果を含んだ実験全体の技術設計について、国際レビューを行い、高い評価を得ることができた。レビュー報告書では、評価指標１２項目のうち、１０項目について、良好であると結論された。
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| Strategy for Future Research Activity |
レビューでは非常に高い評価を得ることができた。よって、これまで検討してきた方針で開発を進める。前年度に引き続きシリコン飛跡検出器の開発を中心にミュオン異常磁気能率の精密測定の準備を進める。これまでの試験結果に基づき、実機に搭載する読み出し用集積回路チップの開発を行う。並行して、複数枚のセンサーを接続した検出器モジュールを組み立て、これをJ-PARCミュオンビームラインにて試験を行うとともに、ミュオニウム超微細構造測定実験に投入する。
最終的に必要となる検出器体系を実現するための検出器支持構造の機械設計を行う。これまでに基本設計を完了しているので、今年度はこれらを実際の組み立て手順等を考慮した機械構造の工学設計に移る。検出器部材の接着方法やその真空中での振る舞いがR&D項目であるので、これらの開発・試験を行い、メカニカルモックアップの製作を完了することを目指す。
レビューでは検出器由来の系統誤差の評価を重点的に実施するべしとの指摘があった。これを行うための飛跡再構成ソフトウェアの開発を遂行し、検出器係数率が大きく変化する環境における検出器応答変化やアルゴリズムに起因する系統誤差を評価する。
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Research Products
(29 results)
